大应变与大转动耦合下多晶形状记忆合金的三维本构模型
材料科学
2020-01-16 v2
摘要
形状记忆合金（SMAs）在工程工业中作为主动/智能变形结构的驱动器已广为人知。由于SMAs的驱动能量密度高，与其他主动材料相比，集成SMA基驱动器的结构在整体结构重量、完整性与功能性之间的权衡上具有显著优势。现有大多数SMA本构模型均建立在无穷小应变框架内。然而，有报道指出特定SMAs可产生近8%–10%的相变应变，此时所采用的无穷小应变假设不再适用。此外，工业应用可能要求SMA驱动器在工作中经历大转动变形。综合上述两点，需要在有限变形框架下建立SMA本构模型。本文提出一种考虑大应变与大转动的SMA三维本构模型。该模型采用对数应变作为大变形分析的有限应变度量，从而可将其率形式次弹性本构关系一致地积分得到基于自由能的超弹性本构关系。选取马氏体体积分数与二阶相变应变张量作为内状态变量，以表征多晶SMA所表现的非弹性响应。所提出的公式及其数值实现方案可在未来工作中扩展，以纳入其他非弹性现象，如大变形下的相变诱导塑性、粘塑性与蠕变。
引用
@article{arxiv.1812.05700,
title = {A Three-dimensional Constitutive Model for Polycrystalline Shape Memory Alloys Under Large Strains Combined With Large Rotations},
author = {Lei Xu and Theocharis Baxevanis and Dimitris Lagoudas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.05700},
year = {2020}
}